Как влияет сопротивление на звук в наушниках. Выбираем наушники: какой импеданс лучше

Чтобы получить качественный звук от мобильных устройств (смартфонов, mp3-плееров, планшетов и т.п.). Одна из основных характеристик любого мобильного устройства – время работы от батарей. Производители идут на любые ухищрения, чтобы снизить энергопотребление и увеличить время автономной работы гаджета. Поэтому усилитель звука в мобильном устройстве, как правило, имеет низкое напряжение на выходе (0,15-0,3В) и малую мощность.

Для канальных наушников с малым импедансом это не так уж важно – звучать они будут достаточно громко, но вот высокоомные (от 100 Ом) наушники ожидаемой громкости обеспечить не смогут, хотя чувствительность у них может быть даже больше. Почему так? Потому что чувствительность обычно указывается относительно мощности наушников – дБ/мВт. Т.е., при подаче 1 мВт на наушник чувствительностью 100 дБ, он даст на выходе именно такое звуковое давление – 100 дБ. Но что такое 1мВт для наушника с импедансом 8 Ом и 300 Ом? Согласно школьному курсу физики,

Из этого следует, что при импедансе 8 Ом для обеспечения мощности 1 мВт усилитель должен выдать сигнал амплитудой,

а чтобы обеспечить ту же мощность для наушников с импедансом 300 Ом, уже 0,5В. Если вспомнить, что выходной сигнал гаджета у нас ограничен 0,2-0,3 В, становится ясно, что от высокоомного наушника громкого звука ждать не приходится, хотя чувствительность у него вроде бы такая же, как у низкоомного.


Импеданс 16 Ом	Импеданс 16 Ом	Импеданс 300 Ом	Импеданс 300 Ом

Существует устойчивый миф, что хороший звук можно получить только на полноразмерных высокоомных наушниках. Это не так – сегодня существует множество низкоомных наушников (как вставных, так и полноразмерных) с отличными характеристиками.
Так зачем же нужны высокоомные наушники? Не проще ли перейти на низкоомные и забыть о всяких дополнительных усилителях?
Тоже не все так просто – при низком сопротивлении наушников через усилитель гаджета протекает больший ток. Для обычных усилителей это не так важно, но компактная электроника мобильных устройств повышенных токов не любит. Коэффициент нелинейных искажений на звуковом выходе гаджета может заметно вырасти с ростом тока за счет увеличения тепловыделения и нагрева полупроводниковых элементов, а также за счет возрастания тепловых шумов и дробных шумов, вносимых непроволочными резисторами. Кроме того, выходное сопротивление встроенных усилителей смартфонов часто бывает довольно высоким и оказывает заметное влияние на АЧХ низкоомных наушников.
Проще говоря, низкоомные наушники будут звучать громко, но звук может оказаться плохим даже на дорогих качественных моделях, а высокоомные наушники скорее обеспечат хорошее качество, но громкость их будет неудовлетворительной.

Поэтому для получения качественного звука с рядового смартфона наличие усилителя становится просто обязательным. Для многих mp3-плееров усилитель тоже потребуется – качество усилителя дешевых плееров зачастую не выше, чем у простых смартфонов.
Кроме улучшения качества звука усилитель еще и снизит энергопотребление мобильного устройства и, соответственно, продлит время автономной работы – для быстро разряжающихся современных смартфонов это немаловажный критерий.
Определившись с необходимостью усилителя, можно перейти к выбору конкретной модели по характеристикам. Покупать первый попавшийся усилитель не стоит, необходимо, чтобы он соответствовал мобильному устройству и, особенно, наушникам. Имеет смысл сначала определиться с выбором наушников, а уже затем (при необходимости) подобрать под них усилитель.

Характеристики усилителей наушников.

От исполнения зависит, сможете ли вы слушать музыку в дороге и на прогулке. Портативные усилители обычно имеют небольшие размеры и собственный автономный источник питания. Стационарные же больше габаритами и зачастую могут быть запитаны только от сети 220В. Зато многие такие усилители могут быть использованы для подзарядки мобильного устройства одновременно с проигрыванием музыки.

Вид схемотехники большинства современных усилителей – транзисторный. Транзисторы компактнее, экономичнее, прочнее и дешевле. Но ламповые усилители продолжают удерживать свои позиции благодаря большому количеству любителей «теплого лампового звука». Плюсы у ламп имеются:
- лучшая, чем у транзисторов, линейность, дающая гладкую АЧХ на простых схемах;
- лучшая устойчивость к перегрузкам, как при коротком замыкании выхода, так и при избыточной мощности входного сигнала. Перегруженный транзисторный усилитель портит звук сильнее лампового;
- не стоит недооценивать эстетический эффект лампового усилителя с открытыми лампами
Но АЧХ современных полупроводниковых усилителей давно не уступает ламповым, а минусы электронных ламп при использовании в усилителях заметно перевешивают плюсы. Это:
- высокий уровень тепловых шумов (каковой шум многие принимают за тот самый «ламповый звук»)
- недолговечность ламп из-за постепенного выгорания катода;
- высокая стоимость ламп и усилителей на них;
- низкая механическая прочность – лампы не выносят вибраций, при перевозке лампового усилителя лампы лучше вынуть и везти отдельно, соответствующим образом их упаковав;
- высокий коэффициент нелинейных искажений за счет использования выходного трансформатора;
Гибридные усилители с выходным каскадом на транзисторах имеют меньший коэффициент нелинейных искажений, но тепловой шум от ламп в них сохраняется, поэтому отношение сигнал/шум более 90 дБ ни в ламповых, ни в гибридных усилителях практически не встречается.

Выходная мощность усилителя определяет максимальную громкость, которую смогут выдать подключенные к нему наушники. Только надо иметь в виду, что производитель обычно указывает мощность при минимальном импедансе наушников. С ростом импеданса подключенных наушников мощность падает: так, усилитель, обеспечивающий 16 мВт с наушниками 16 Ом, на 300-омной нагрузке даст всего 0,8 мВт. Поэтому перед покупкой желательно выяснить, какую мощность усилитель обеспечивает при подключении к нему конкретных наушников. Мощность должна быть такой, чтобы обеспечивать на наушниках звуковое давление в диапазоне 105 – 115 дБ, что считается достаточно громким для большинства людей. Чтобы выяснить, будут ли наушники создавать нужное звуковое давление, следует посчитать его по формуле:

Так, при чувствительности наушников в 96 дБ/мВт и мощности усилителя 0,8 мВт для данных наушников, максимальное звуковое давление будет 95 дБ, что явно недостаточно.

Максимальное и минимальное сопротивление определяют диапазон, внутри которого должен быть импеданс используемых с этим усилителем наушников. При использовании наушников с импедансом, меньшим минимального, выросшие токи в усилителе могут привести к его повреждению. При подключении наушников с импедансом, большим максимального, звук будет слишком тихим.

Отношение сигнал/шум показывает, насколько сильно шумит усилитель при отсутствии сигнала. Чем выше этот показатель, тем более чистый звук обеспечивается системой. Для прослушивания музыки нежелательно, чтобы этот показатель был ниже 75 дБ. Hi-Fi аппаратура обеспечивает минимум 90 дБ, а высококачественные Hi-End усилители способны обеспечить отношение сигнал/шум в 110-120 дБ и выше.

Входы усилителя определяют, какие форматы получения сигнала он поддерживает, и какие разъемы потребуются для его подключения к мобильному устройству. Для получения аналогового аудиосигнала с гаджета используются «джеки» (jack) 2,5, 3,5, 6,35 мм и «тюльпаны» (RCA). Для получения цифрового аудиосигнала – SPDIF и USB. И в том и в другом случае необходимо, чтобы на мобильном устройстве был соответствующий разъем и, разумеется, поддержка возможности передачи аудио через него. Разнообразие различных входов, кроме поддерживаемого вашим мобильным устройством, не будет лишним: это позволит подключать к усилителю и другие устройства: ноутбук, автомагнитолу и т.д.

Отдельно следует отметить возможность получения аудиосигнала в цифровом виде. Это подразумевает наличие в усилителе собственного цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) – модуля, преобразующего цифровые данные из аудиофайла в аналоговый сигнал для наушников. Это удорожает усилитель, но может благотворно сказаться на качестве звука. Дело в том, что в целях экономии производители мобильных устройств (особенно смартфонов) ставят на них недорогие низкоразрядные ЦАП, способные сильно исказить звук.
В этом случае высокое качество усилителя и наушников ничем не поможет – на них будет идти изначально некачественный сигнал. Поэтому, если вы не уверены в качестве комплектующих своего мобильного устройства (и если оно может отдавать звук в цифровом виде), выбирайте усилитель со встроенным ЦАП и цифровым входом.

Импеданс наушников описывает сопротивление наушников в зависимости от частоты. В отличие от резистора, наушники могут иметь разный вид кривой импеданса.

Импеданс и чувствительность наушников

Косвенно импеданс влияет на чувствительность наушников (к напряжению), чем сопротивление у наушников ниже, тем чаще чувствительность (к напряжению) выше для наушников данного форм-фактора (по размеру диаметра мембраны динамика). У высокоомных наушников как правило чувствительность ниже.

Зависимость чувствительности к напряжению обусловлена уровнем тока, протекающего через катушку индуктивности, чем сопротивление меньше, тем выше ток. При ориентире на "громкость" от свободно выбранного источника стоит обращать внимание на более высокую чувствительность к напряжению и меньшему сопротивлению.

При выражении чувствительности к мощности, сопротивление не оказывает на численную величину чувствительности никакого влияния, а величина чувствительности к мощности между различными наушниками демонстрирует в основном общую эффективность системы (влияние массы диффузора, мощность магнитной системы и т.п.)

Низкоомные наушники и портативные источники

Низкоомные наушники, как правило, требуют высокого уровня тока от усилителя при низком напряжении, в то время как высокоомные наушники требуют высокого напряжения при низком уровне тока, что рушит некоторые стереотипы о том, что чем ниже сопротивление наушников, тем это лучше для портативных устройств. На самом деле низкоомные наушники как правило играют громче, но в противовес гораздо быстрее разряжают батарею устройства из-за повышенного потребления тока. Второй неприятной особенностью для низкоомных наушников и большого потребления тока является более тяжелый режим для усилителя, которые при большой отдаче тока усиливает сигнал с большим уровнем искажений.

Таким образом, если портативный источник обладает низким выходным напряжением, то высокоомные наушники будут тихо играть, но если выходное напряжение у источника около 1 В и выше, то разумнее использовать наушники от 32 Ом и выше, это даст и больше качества и батарея устройства будет разряжаться медленнее.

Если сопротивление у наушников низкоомное, то при выборе усилителя надо обращать внимание на то, спроектирован ли усилитель для работы непосредственно с низкоомной нагрузкой. Телефоны и недорогие плееры как правило работают с минимальными искажениями с нагрузками от 100 Ом и при этом имеют не высокое максимальное выходное напряжение, из-за чего низкоомные наушники звучат с искажениями, а высокоомные недостаточно громко.

Низкоомные наушники как правило самые высокочувствительные и это порой приводит к проблеме "фоновых шумов", когда в паузах отчетливо слышно все шумы источника. В случае использования усилителя с большим уровнем сигнала в его номинальном режиме работы наушники с более высоким сопротивлением будут более удачны.

Зависимость АЧХ наушников от импеданса

Чем больше сопротивление наушников и меньше полное выходное сопротивлении усилителя, тем АЧХ наушников будет меньше изменяться. Также верно и то, что чем меньше диапазон изменения кривой импеданса по сопротивлению, тем также будет меньше изменений в АЧХ.

Другими словами, если сопротивление у усилителя нулевое, а наушники высокоомные, то АЧХ останется неизменной. Если сопротивление усилителя будет высоким, а сопротивление у наушников низким, то АЧХ будет изменена близко к пропорциям кривой импеданса наушников. Если импеданс наушников и полное выходное сопротивление представляют собой прямые, то АЧХ не изменится.

Типовые кривые импеданса наушников и их взаимодействие с усилителем

Напомним, что типовых кривых полного сопротивления усилителя три вида

Взаимодействие конкретных наушников типами усилителей показываются в отчетах наушников

Динамические внутриканальные наушники

Как правило, у таких наушников кривая импеданса прямая и АЧХ таких наушников меняется только при подключении к усилителям с нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и повышенным в области низких частот. При подключении к усилителям с постоянным полным выходным сопротивлением или нулевым - АЧХ не меняется. Распространенные номиналы сопротивлений – 16 и 32 Ом.

Примеры

Арматурные внутриканальные наушники однодрайверные

У этого типа наушников кривая импеданса относительно ровная в области низких частот и имеет два подъема, локальный в районе 1-2 кГц и в постепенный подъем в области высоких частот. Благодаря таким подъемам, многие однодрайверные арматурные наушники комфортно звучат в области верхних средних частот и высоких. Лишь при подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов.

Примеры

Арматурные внутриканальные наушники многодрайверные

У этого типа наушников кривая импеданса наушников может быть какой угодно, поэтому лишь при подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов. Этот тип наушников один из самых капризных и наименее предсказуемый для согласования с усилителем, если нет данных измерений.

Примеры

Динамические полноразмерные наушники

В большинстве случаев на кривой импеданса есть локальный подъем в области низких частот и подъем на самых высоких частотах. При подключении к усилителю с нулевым сопротивлением АЧХ не меняется, для двух оставшихся типов (постоянное не нулевое сопротивление и нулевым сопротивлением в области средних и высоких частот и с повышением в области низких частот) – АЧХ меняется пропорционально кривым импедансов.

Примеры

Часто можно встретить утверждение, что при равном значении сопротивления наушников и усилителя будет самое лучшее сочетание, т.к. в этом случае усилитель будет способен отдать наибольший уровень мощности. С математической точки зрения в ряде случаев так оно и будет, но на практике это не более чем миф, т.к:
- очень часто у усилителей при сопротивлении меньше 100 Ом существует ограничение тока для нагрузки ниже 100 Ом и соответственно при равном сопротивлении уже максимальной мощности может не быть
- качество звучание никак не связано с одинаковостью сопротивления наушников и усилителя
- более низкое сопротивление усилителя обеспечивает потенциально большее демпфирование
- более низкое сопротивление усилителя меньше влияет на итоговую АЧХ
- более высокое сопротивление обеспечивает потенциально более низкие искажения, за счет меньшей зависимости от температуры катушки индуктивности наушников (главное преимущество токовых усилителей)
Как измеряется импеданс

Для измерения импеданса сигнал подается цепочку из одного канала наушников и дополнительный резистор, где уровень сигнала оценивается в двух точках схемы. По разнице амплитуд сигнала при известном сопротивлении резистора определяется сопротивление наушников на заданной частоте.

Нашли опечатку в тексте? Выделите и нажмите Ctrl+Enter . Это не требует регистрации. Спасибо.

Не каждый знает, что импеданс наушников представляет собой сопротивление при входе .

Как раз от этого параметра будут варьироваться прочие технические характеристики. Нужно смотреть на значение импеданса, поскольку более низкий, который равняется менее, чем 25 Ом, не нуждается в большом объеме энергии. Получается, чтобы высокое качество воспроизводилось на ура, не потребуется слишком много энергетических затрат. Подобное приспособление прекрасно подойдёт для мобильников или же плееров. Понятно, если использовать более мощные наушники, то им потребуется гораздо больше энергии. Импеданс подобных изделий превышает 25 Ом. Следует отметить, что данное сопротивление способно наилучшим образом защитить от перегрузок. Если сопротивление превышает 25 Ом, то спектр устройств, с которыми можно применять наушники, особенно возрастает.

Для наушников, которыми пользуются ди-джеи, требуется применять более мощные модели с высоким сопротивлением. Если же рассматривать приспособления с низким импедансом, то важно отметить, что они более восприимчивы к повреждениям, особенно, если применяются мощные усилители.

Каким должен быть импеданс?

При подборе наушников весьма важно учитывать, какие именно приборы будут применяться. К примеру, если это ноутбук, то сопротивление будет достаточным в 16 или 20 Ом, а чувствительность может равняться 100. Если же речь идёт об европейских стандартах, то предпочтительнее не брать приспособления с мощностью больше 16 Ом. В любом случае в инструкции, которая прилагается к технике, указываются данные о том, какие именно наушники, которые подойдут лучше всего. Если не учитывать импеданс, то это может привести к печальным последствиям, поломке устройств. Каждая модель может иметь свои особенности, различные объёмы потребляемой энергии.

Чрезмерно важно учитывать, что любая из моделей наушников изготовляется со своими особенностями . Ведь модель должна быть подстроена под конкретные нагрузки, конкретные объёмы энергии . Таким образом, можно обеспечить безопасное использование изделий, потому не придётся беспокоиться об этом. Более того, в интересах обладателей наушников будет продлить их срок работы, потому также следует учитывать импеданс. С течением времени возникали разнообразные потребности в тех или иных наушниках. Было время, когда требовался высокий импеданс, но с 2009 года популярностью стали пользоваться модели с низким импедансом. Дело в том, что в больших объёмах выпускались плееры айпод, потому и нужны были подобные наушники. На сегодняшний день рынок может предложить огромный выбор моделей, среди которых можно отыскать приспособления с разными характеристиками.

Следует сделать вывод о том, что импеданс является значимой характеристикой, на которую следует смотреть при приобретении. Помните о том, что важно учитывать для использования какой именно техники приобретаются наушники. От этого и будет зависеть импеданс, поскольку разные приспособления могут порадовать большим или меньшим качеством звучания. Правильно подобранная модель обеспечить длительный срок работы.

Сопротивление электрической цепи - это ее способность противостоять проходящему току. Единицы измерения данного параметра называются омами. Такое определение мы запомнили еще в школе, изучая учебник физики. То есть чем больше величина сопротивления, тем меньше электрического тока может проходить через данное устройство, и наоборот. Это относится и к , только сопротивление у них называется звучно и красиво - импеданс. Именно оно во многом определяет такие качества, как уровень помех и громкость звучания.

Чтобы слышать в своих наушниках сочный и ясный звук, подбирайте величину их сопротивления как можно ближе к параметрам усилителя. Иначе даже самая дорогая модель наушников не сможет показать себя во всей красе, и вы будете весьма разочарованы. Кроме того, несоответствие входного и выходного сопротивления может даже привести к порче оборудования. Например, взяв наушники с небольшим импедансом и подсоединив их к высокоомному выходному устройству, вы в результате получите массу искажений, а зачастую просто неприятный скрежет.

Если же все сделать с точностью до наоборот, вам придется постоянно подкручивать громкость звука, но все равно он будет слишком тихим. Очень высокое сопротивление наушников, безусловно, хорошо борется с помехами, но вместе с ними оно и уровень сигнала заметно снижает. Поэтому такая аппаратура годится только для профессиональных студий звукозаписи, где стоят достаточно мощные усилители. В этом случае высокий импеданс еще и нежные тоненькие мембраны наушников защищает - ведь от очень громкого звука они могут просто-напросто порваться. При выключении музыки вы услышите лишь тишину безо всяких помех - это большой плюс высокого сопротивления.

Но для того, чтобы слушать плеер или радио, вовсе не требуются высокоомные наушники - как уже упоминалось выше, они сделают звук слишком тихим. Самая приемлемая величина импеданса для повседневного использования - 32 ома. Бывают и 16-омные модели. Они дают возможность слушать музыку более громко, поэтому такие «уши» можно посоветовать любителям зажигательных композиций. Если же наушники нужны для слушания аудиокниг, например, то сопротивление в 32 ома или немного больше будет вполне подходящим.

Итак, выбирая наушники, внимательно читаем их характеристики. Импеданс от 250 ом и выше нужен только для мощной студийной аппаратуры. Если же вы ищете наушники для компьютера или плеера, остановитесь на моделях, у которых сопротивление составляет от 32 до 80 ом. Тем, кто любит очень громкое звучание, следует обратить внимание на величину импеданса в 16 ом.

Подготовлена интернет-магазином "130 dB"